隨著對長壽研究熱情的高漲和科技的不斷進步,人類對自身衰老的理解正在以前所未有的速度推進,在這個過程中,不斷涌現的衰老生物標志物無疑是推動衰老研究最得力的功臣
2024年11月1日至2日,年度“衰老生物標志物會議”在美國波士頓哈佛醫學院圓滿落幕,500名全球頂尖學者齊聚一堂,就衰老生物標志物的開發、應用和未來發展方向展開了深入而熱烈地討論。
“表觀遺傳時鐘之父”Steve Horvath教授,哈佛醫學院教授Vadim N. Gladyshev,斯坦福大學神經學和神經科學系教授Tony Wyss-Coray等多名抗衰界專家學者,在此次會議上發表了精彩的主題演講。
時隔4月,此次會議內容終于在最近隆重上線,并刊登在了國際頂刊《Nature Aging》上面。接下來,隨派派一起,來看看對于衰老生物標志物,本次盛會的大佬們都發表了哪些獨到的見解[1]。
預告!在今年9月即將開幕的時光派第六屆衰老干預論壇上,此次參會的Steve Horvath教授和Vadim N. Gladyshev教授也將蒞臨現場,屆時,誠邀大家來聆聽兩位的精彩演講!
衰老生物標志物,開發與驗證并存
眾所周知,身體里的衰老“信號”(即衰老生物標志物)能幫助我們科學地判斷一個人的衰老程度。盡管直到今天,尋找衰老“信號”依然是科學家們的“進行時”命題,但值得欣慰的是,他們早已為這個命題開了一個好頭!
斯坦福大學的Wyss-Coray T在此次會議上分享了他們團隊基于血液的蛋白質組學的研究工作。他們發現,某些特定的血漿蛋白質具有非常明顯的器官特異性,未來,抽一次血可能就能判斷出不同器官的衰老程度[2]。
圖注:血漿蛋白中有17.9%顯示出器官特異性,這種器官特異性的血漿蛋白可以作為評估各個器官衰老程度的潛在生物標志物
麻省總醫院的M Austin Argentieri也研究蛋白質組學,不過他們開發的蛋白質組學年齡時鐘更傾向于預測主要jb的發病率和sw率[3]。
除了蛋白質標志物,轉錄組學標志物基于DNA甲基化的標志物,人體呼出揮發性化合物標志物,以及能反映健康狀況的標志物也分別由哈佛醫學院的Alexander Tyshkovskiy 以及“衰老時鐘之父” Steve Horvath等學者做了介紹。
圖注:轉錄組學標志物也可用來評估衰老
不難看出,在不同的研究維度,有潛力的衰老生物標志物正在不斷涌現。但這也帶來另外一個問題,候選衰老標志物越來越多,怎么才能評估它們是不是可靠的“友軍”呢
就該問題,耶魯大學的Raghav Sehgal指出,一個真正有價值的生物標志物應該長這樣:能預測未來的健康結果或jb風險,能對干預措施起反應,以及能在不同研究和人群中具有一致性和穩定性[5]。
哈佛大學的Jason D. Buenrostro接著講到,單細胞基因組學技術就是個非常實用的工具!不僅能捕捉到單個細胞內衰老的軌跡,找到潛在的標志物。而且能實現在不同個體和細胞類型中快速穩定地輸出準確數據,用來驗證標志物的可靠性和有效性再合適不過!
圖注:單細胞 RNA 測序程序概述示例[6]
衰老生物標志物,都用來干啥了?
開發衰老生物標志物只是起點,如何應用它們來對抗衰老才是重點。在會議上,科學家們就應用這一方面也進行了報告:
No.1
測量免疫衰老
隨著年齡增長,免疫系統會發生顯著變化,導致免疫功能下降,從而增加感染、慢性yan癥和年齡相關jb的風險。衰老生物標志物的技能之一就是監測健康狀態,自然,也包括了對免疫系統衰老軌跡的追蹤。
巴克研究所的Alan Tomusiak介紹了他的博士研究中的一些進展,通過單細胞轉錄組學技術評估免疫細胞的衰老特征(如基因表達的變化、蛋白質修飾的改變等),這些特征可作為潛在的衰老生物標志物,用于監測免疫系統的衰老過程[7]。
圖注:利用單細胞轉錄組學技術來分析和預測不同T細胞亞群的類型和年齡,從而研究免疫系統的衰老特征
斯坦福大學和巴克研究所的David Furman也展示了關于yan癥衰老的研究。他表示,T細胞衰老與臨床終點(如jb發生、健康狀況等)息息相關,T 細胞衰老標志物不僅可以用于實驗室研究,還可以在臨床實踐中用于預測jb風險和評估健康狀態。
此外,耶魯大學的John S. Tsang還指出,測量不同年齡階段個體對疫苗的免疫反應差異,可以發現免疫系統隨年齡變化的規律。這有助于發現與免疫衰老相關的生物標志物,將其用于監測免疫系統的衰老過程,預測jb風險,或評估抗衰老干預的效果[8]。
圖注:John S. Tsang教授團隊開發了一個量化指標(IHM),用于評估和量化個體的免疫健康狀況
由于yan癥反應在生物體衰老中普遍存在,上述方法對于靶向受損的免疫系統至關重要。
No.2
研究抗衰老療法
在會議上,演講者們頻繁展示了基于衰老生物標志物的抗衰老療法的潛力
哈佛醫學院的辛克萊教授率先點明了表觀遺傳特征(如DNA甲基化、組蛋白修飾等)隨年齡的相關變化。并表示,通過重編程因子(如Yamanaka因子)修改這些表觀遺傳特征,可以逆轉細胞的衰老狀態,從而實現抗衰老效果。
同單位的George M. Church則強調了靶向衰老的基因療法的潛力,他提及了一種與細胞衰老相關的基因SRSF1,其水平在衰老細胞中通常會下降。通過基因療法恢復SRSF1水平,可以逆轉細胞的衰老狀態[9]。
圖注:SRSF1 表達在體外和體內誘導細胞年輕化
除了基因層面的干預,怎么能少了化合物療法。科隆大學的Bj?rn Schumacher?對此進行了發言,他分享了在模型生物中用于調節神經元衰老的化合物的篩選過程,并指出基于這些神經元相關生物標志物,可能會找到調節神經元衰老的活性化合物……
需要注意的是,衰老生物標志物既能啟迪抗衰療法的開發,同時也是評估這些療法的“試金石”。就比如,在上述辛克萊教授的研究中,表觀遺傳標志物只有真正出現了積極改變,才能給重編程因子療法蓋下“有用”的印章!
No.3
推動臨床技術進步
研究生物標志物的最終目的,是要幫助醫生更好地診斷和治療jb,所以標志物必須要在實際醫療中有用,而不能只是實驗室里的數據。
布里格姆和婦女醫院的Raymond H Mak在會上介紹了一款深度學習模型FaceAge,它能通過面部照片特征(如皺紋、皮膚彈性、色素沉著等,可作為衰老的外在標志物)來推斷個體的生物學年齡,在評估ai癥晚期患者的預后方面也被證明是有用的[10]。
圖注:FaceAge研究流程
現在我們知道,檢測衰老生物標志物可以評估個體的年齡,但當把這種技術用在器官捐獻者和移植接受者身上時,會獲得意想不到的好處!
哈佛醫學院的Jesse R. Poganik分享了一項研究,他們先評估了器官捐獻者和移植接受者的生物學年齡,接著探討了生物學年齡對器官移植成功率和患者預后的影響。
他們發現,通過生物年齡評估,可以更精準地進行器官匹配。例如,生物學年齡較年輕的器官可能更適合生物學年齡較年輕的接受者,從而提高移植成功率和長期生存率。
另外,Jesse R. Poganik還指出,慣常認為老年捐獻者的器官不適合移植,但現在來看,如果這些器官的生物年齡較年輕,仍然具有良好的功能,也可能被移植。如此一來,可以大大增加可用器官的數量,從而挽救更多患者的生命
圖注:不同器官和組織的捐贈年齡限制[11]
除了衰老生物學領域的學者,幾位行業專家也在會議上分享了他們在衰老生物標志物方面的研究進展和應用,包括:
基于免疫球蛋白上的糖鏈修飾來預測健康結果的GlycanAge時鐘,基于甲基化的器官級衰老時鐘,以及用來開發衰老生物標志物的NULISA 平臺等,充分展示了衰老生物標志物在不同領域的多樣化研究。
是挑戰,也是前進方向
盡管衰老生物標志物的研究進展得如火如荼,但仍不可避免地伴隨著一些挑戰的出現。
首先,仍需要更多的縱向數據來測量衰老[12]。
要真正了解一個人是怎么衰老的,不能只看一次性的數據,而是要像拍電影一樣,長期跟蹤同一批人,記錄他們在不同時間點的變化,這樣才能觀察到衰老過程中的各種細節,從而開發出更準確和個性化的衰老標志物。
對此,一些科學家在會上分享了自己團隊的進展:
斯坦福大學的Michael P Snyder展示了對一百多名個體進行的多組學縱向分析,從多個層面和時間跨度上研究了衰老過程。他們發現,衰老過程不是勻速的,而是存在加速或減緩階段的[13];卡羅林斯卡學院的Sara H?gg提出將流行病學和縱向研究原則與 BOA 結合使用的想法……
圖注:大多數分子和微生物在人類衰老過程中會發生非線性變化
長期跟蹤要花大量的資源和時間,參與者也可能會流失,導致數據不全。同時,如何存儲、管理和分析這些大量的縱向數據也是一個技術活。顯然,這將是科學家們在研究衰老生物標志物過程中面臨的重大挑戰之一。
另一個重要挑戰是,缺少標準化的數據格式(即數據被記錄和存儲的形式)和分析流程
簡單來講,很多研究大家都在做,但用的方法和數據格式卻都不太一樣,這不僅造成了數據整合和比較上的麻煩,也不利于開發和驗證衰老生物標志物。
如何實現不同研究之間的數據共享和互操作性,用統一的“尺子”來規范衰老研究,也是一個亟待解決的問題!
“衰老生物標志物會議”,作為一個重要的交流平臺,所展示的數據和觀點不僅總結了當前的研究進展,還勾勒出了未來幾年的研究方向和興趣點。這種不同專業領域的融合無疑對推動衰老研究走向臨床應用、產生實際影響至關重要。
派派相信,在不久的將來,通過不斷探索和優化衰老生物標志物,科學家們對衰老帶來的挑戰將會更加從容應對,人類的健康壽命也將獲得顯著延長。屆時,衰老將不再是無法抗衡的命運,而是可以被延緩、管理,甚至逆轉的旅程。
2025年9月20-21日,時光派第六屆衰老干預論壇將盛大開幕!非常榮幸,Steve Horvath教授和Vadim N. Gladyshev教授也將親臨現場發表演講。如果對他們感興趣,歡迎參加本次論壇。聆聽他們以及來自全球數十位衰老生物學界頂尖學者分享的最新研究成果和前沿見解!
—— TIMEPIE ——
號外!時光派第六屆衰老干預論壇火熱籌備中!集結哈佛、劍橋、北大、巴克研究所等40+學者與行業領袖,于9月20日-21日空降上海,衰老干預特別課程:洞悉長壽行業,搭建合作平臺丨生物極客閉門會議:聚焦抗衰實踐可復制性丨抗衰科技博覽會:五大方案,產學深度交融(感興趣的讀者可V:timepie08)。千人”長壽盛會“,期待有你同行。
參考文獻
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